Nome do Projeto
Eficiência do uso de espiral rotativa no processamento de sementes de soja
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
05/02/2024 - 31/12/2024
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Agrárias
Resumo
O processamento de sementes é uma etapa crucial na cadeia produtiva agrícola, impactando diretamente na qualidade das culturas subsequentes. À medida que a procura por alimentos cresce e a pressão sobre os recursos naturais aumenta, a optimização deste processo torna-se essencial. Neste contexto, as tecnologias avançadas são cruciais para revolucionar a forma como as sementes são processadas e preparadas para o plantio (PESKE, 2022). Sistemas computacionais, inteligência artificial, automação e até robôs são cada vez mais incorporados às atividades de diversas empresas que atuam no setor. Com novos equipamentos e processos, a tradicional perda de 30-35% de material no processo de processamento de sementes de soja foi agora reduzida para apenas 15-20% (PESKE, 2022). Uma das principais inovações nesse campo é a automação de processos por meio de sistemas automatizados, sensores avançados e softwares de controle. Esses sistemas de automação controlam e supervisionam as etapas do processamento, desde a limpeza inicial até a classificação final. Através disso, é possível monitorar todo o funcionamento da Industria de Beneficiamento de Sementes e minimizar quaisquer eventos indesejados que possam interromper o funcionamento das máquinas em momentos críticos, podendo resultar em erros no processo (VIEIRA, 2007). Neste contexto, a automação é fundamental na otimização de diversas operações minimizando ou eliminando a necessidade de intervenção humana. No processamento de sementes, algumas máquinas foram aprimoradas para minimizar perdas de sementes consideradas viáveis, como a utilização da espiral rotativa (PESKE, 2021). O separador espiral rotativo permite ajustar diferentes velocidades de rotação, o que significa que praticamente apenas as sementes com menor velocidade permanecem dentro da espiral, independentemente do seu tamanho. No separador espiral estático o descarte pode chegar a 8%, enquanto no espiral rotativo esse descarte fica entre 2-3% (PESKE, 2021). Desta forma, a espiral giratória proporciona maior capacidade através de uma ampla gama de ajustes, como controle variável de velocidade e sentido de rotação, além de controle de fluxo ajustável e maior número de sementes no Big Bag com menor risco de danos mecânicos (SEED NEWS, 2023). Os processos de processamento de sementes evoluíram significativamente nas últimas duas décadas, impulsionados pela adoção de equipamentos sofisticados que melhoram a eficácia e eficiência das operações (PESKE, 2022). Portanto, a introdução de máquinas automatizadas, como o separador espiral rotativo, revolucionou o processamento de sementes, aumentando a qualidade e uniformidade, essenciais para uma produção agrícola de alta qualidade. Avaliar a eficiência do separador espiral rotativo no processo de processamento de sementes de soja por meio qualitativo e análises quantitativas e propor as configurações mais eficazes para minimizar os descartes e preservar a qualidade fisiológica das sementes. Assim esse trabalho tem o intuito de estudar esse equipamento.

Objetivo Geral

Avaliar a eficiência do separador espiral rotativo no processo de processamento de sementes de soja por meio de análises qualitativas e quantitativas e propor as configurações mais eficazes para minimizar descartes e preservar a qualidade fisiológica das sementes.

Justificativa

O Brasil é considerado um dos maiores produtores e exportadores agrícolas do mundo, com destaque para a produção de soja. Segundo a Conab (2023), a área plantada dessa oleaginosa aumentou 24% em relação à safra anterior 2021/2022, sendo aproximadamente 44 milhões de hectares semeados no país e uma produção de 155,74 milhões de toneladas.
A soja é a cultura que ocupa a área de cultivo mais significativa do Brasil devido ao seu amplo uso na produção de alimentos, dietas para alimentação animal e sua contribuição para as exportações (CONAB, 2023). Diante disso, o agronegócio desempenha papel fundamental na economia, tornando necessária a realização de atividades de pesquisa no setor que busca cada vez mais aumentar a produtividade para reduzir custos do sistema produtivo (PEREIRA et al., 2012).
Nesse sentido, as sementes utilizadas na semeadura tornam-se o principal insumo para o sucesso da produção, sendo essenciais sementes de alta qualidade (MACIEL; TUNES, 2021). De acordo com Peske et al. (2012), a qualidade da semente é definida pela soma dos atributos genéticos, fisiológicos, físicos e sanitários de um lote.
Assim, a semente é um investimento essencial que o agricultor faz em uma cultura, pois a utilização de sementes de alta qualidade está diretamente ligada ao alcance da produtividade da cultura, o que proporcionará maior velocidade de emergência, plantas de alto vigor e vantagens no cultivo. uso de água, luz e nutrientes (FRANÇA-NETO et al., 2016). Portanto, para manter esse aumento significativo de produtividade, é fundamental adotar inovações por meio do desenvolvimento de tecnologias no setor produtivo e propor soluções eficientes (CONTINI et al., 2019).
Nesse sentido, as máquinas de processamento de sementes ajudam a manter e garantir a qualidade das sementes produzidas na cultura (CONRAD et al., 2017). O processamento baseia-se nas diferenças entre uma ou mais características físicas da semente e materiais indesejáveis, que podem ser identificados pelos equipamentos utilizados durante o processo (CARVALHO; NAKAGAWA, 2000).
Dessa forma, o equipamento separa e remove materiais indesejáveis, afetando direta e indiretamente a qualidade sanitária e o potencial fisiológico do lote de sementes (CARVALHO; NAKAGAWA, 2000). Portanto, a eficiência do processo depende também da disponibilidade e combinação de máquinas na Unidade de Processamento de Sementes, bem como da habilidade técnica dos operadores (WELCH, 1973).
O processamento de sementes evoluiu ao longo dos anos, com unidades de processamento mais antigas apresentando configurações diferentes daquelas encontradas hoje (CONRAD et al., 2017). No mercado atual, as empresas se especializam em desenvolver e fornecer máquinas que promovam inovações e tecnologias no processamento de sementes (PETKUS, 2023).
Atualmente, avanços tecnológicos estão sendo feitos no setor de sementes, como o separador espiral, que se tornou um equipamento essencial para a separação de sementes de soja, diferenciando o formato das sementes. O equipamento separa sementes esféricas de contaminantes com outros formatos, como sementes quebradas, trincadas, malformadas e sementes atacadas por insetos e patógenos, entre outros materiais (PERES et al., 2015).
Com o objetivo de automatizar e aumentar a eficiência do equipamento, foi introduzida no mercado a espiral rotativa, caracterizada por um eixo que gira no sentido horário e anti-horário. A rotação faz com que as sementes acelerem ou desacelerem de acordo com as configurações e qualidade física do lote, o que influencia significativamente na separação das sementes (PROFILE, 2023).
Os desenvolvimentos tecnológicos neste setor levaram a uma maior precisão no processo de processamento. Porém, ainda há necessidade de quantificar o desempenho das máquinas mais tecnológicas e das demais habitualmente utilizadas nas unidades. Além disso, outro fator que tem influenciado na eficiência do equipamento é o seu posicionamento na linha de processamento de sementes, o que pode impactar no desempenho das máquinas.

Metodologia

As amostras para o experimento serão coletadas em um Industria de Beneficiamento de Sementes (IBS) indicada pela empresa solicitante do projeto. Serão utilizadas sementes de soja de lotes individuais provenientes do mesmo campo de produção.
Na unidade serão realizados testes no separador espiral giratório, que permite ajustes na alimentação através de diferentes tamanhos de arruelas de fechamento e nas velocidades de rotação da espiral. Após serem limpas e secas, as sementes serão separadas em amostras de 40 kg de cada cultivar analisada (planas e esféricas) durante o fluxo de processamento. Serão consideradas amostras retiradas do tanque de alimentação da máquina, da bica de saída após passar pela espiral e da bica de descarte do equipamento. Cada combinação de configurações, cultivar, peneiras, velocidades de rotação e viabilidade de sementes constituirá experimentos separados, descritos abaixo:

Experimento 1: classificação das sementes por tamanho e velocidade de rotação.
1.1) Avaliação da eficiência da espiral na passagem de sementes de cultivares achatadas e classificadas em diferentes tamanhos de peneira (P, M, G, GG) em conjunto com quatro diferentes velocidades de rotação.
1.2) Avaliação da eficiência da espiral por passagem de sementes de cultivares esféricas, classificadas em diferentes tamanhos de peneira (P, M, G, GG) em conjunto com quatro diferentes velocidades de rotação.

Experimento 2: classificação das sementes por tamanho e níveis de alimentação.
2.1) Avaliação da eficiência da espiral rotativa com passagem de sementes de cultivares achatadas, classificadas e de diferentes tamanhos de peneira (P, M, G, GG), e quatro diferentes níveis de alimentação.
2.2) Avaliação da eficiência da espiral rotativa com passagem de sementes de cultivares esféricas, classificadas e de diferentes tamanhos de peneira (P, M, G, GG) e quatro diferentes níveis de alimentação.

Experimento 3: avaliação do vigor em conjunto com classificação das sementes.
Partindo da velocidade mais adequada, determinada no Experimento 1, faça o seguinte:
3.1) Avaliação da eficiência da espiral rotativa com passagem de sementes de cultivares achatadas e com três níveis de vigor, à base de tetrazólio, classificadas em quatro tamanhos de peneira (P, M, G, GG).
3.2) Avaliação da eficiência da espiral rotativa com passagem de sementes de cultivares esféricas com três níveis de vigor, à base de tetrazólio, classificadas em quatro tamanhos de peneira (P, M, G, GG).

Experimento 4: avaliação do vigor em conjunto com classificação das sementes e níveis de alimentação.
Partindo da velocidade mais adequada, determinada no Experimento 1, faça o seguinte:
4.1) Avaliação da eficiência da espiral rotativa com passagem de sementes de cultivares achatadas, classificadas em quatro tamanhos de peneira (P, M, G, GG), com três níveis de vigor à base de tetrazólio e com diferentes níveis de alimentação.
4.2) Avaliação da eficiência da espiral rotativa com passagem de sementes de cultivares esféricas, classificadas em quatro tamanhos de peneira (P, M, G, GG), com três níveis de vigor à base de tetrazólio e com diferentes níveis de alimentação.

Experimento 5: Avaliação da quantidade de sementes boas perdidas na corrente de descarga das linhas de processamento, relatando a diferença de desempenho entre Espiral Rotativa e Espiral Estática

Para avaliar os efeitos dos tratamentos sobre os diferentes, bem como determinar o percentual de aproveitamento e descarte em cada uma das espirais, serão avaliadas as características físicas e fisiológicas das sementes de soja por meio dos seguintes testes:
a) Utilizando sementes: o aproveitamento das sementes será obtido dividindo-se o peso do material recuperado na fração de sementes descarregadas da espiral e a fração de sementes que permaneceram na espiral pelo peso da fração colocada no tanque de alimentação, convertendo isso na porcentagem de utilização e descarte, respectivamente.
b) A eficácia da remoção de sementes estragadas, sementes partidas e materiais estranhos fazendo uma porcentagem de cada um.
c) Análise de pureza física: será realizada pelas Normas para Análise de Sementes - RAS (BRASIL, 2009), sendo cada amostra classificada como sementes puras, material inerte e outras sementes, indicada como percentual em peso da amostra de trabalho ( 500g) para cada etapa.
d) Peso de mil sementes: Serão utilizadas oito subamostras de 100 sementes com umidade padrão de 13%. Os procedimentos serão realizados conforme descrito na RAS (BRASIL, 2009).
e) Germinação: Os testes serão realizados com duas repetições para cada tratamento, cada uma composta por quatro subamostras de 50 sementes, colocadas em papel germinativo umedecido com água destilada, utilizando 2,5 vezes o peso do papel seco e mantidas em BOD a uma temperatura de 25°C. As avaliações serão realizadas no quinto e oitavo dia após a semeadura, sendo os resultados expressos em percentual de plântulas normais, conforme RAS (BRASIL, 2009).
f) Comprimento da parte aérea e raízes: A medida será adaptada de Krzyzanowski et al. (1999) e Brunes et al. (2019) e avaliados no oitavo dia após a instalação do teste de germinação. Cada replicação de germinação medirá o comprimento da parte aérea e das raízes de dez mudas normais selecionadas aleatoriamente para cada tratamento. As mudas serão colocadas em um scanner para serem digitalizadas e medidas no software ImageJ. Os resultados serão expressos em centímetros.
g) Envelhecimento acelerado: O teste será realizado com quatro subamostras de 50 sementes por repetição, que serão colocadas em camada única sobre tela de aço inoxidável dentro de gerboxes contendo 40 mL de água destilada (MARCOS FILHO, 1999). As caixas serão então transferidas para uma BOD a 41°C por 48 horas. As sementes serão então submetidas ao teste de germinação descrito acima.
h) Teste de tetrazólio: serão utilizadas 100 sementes por repetição, divididas em duas subamostras de 50 sementes e acondicionadas entre papéis por 16 horas à temperatura de 25°C. Após o tempo de condicionamento necessário, as sementes serão completamente submersas na solução de tetrazólio 0,075% e levadas à estufa a 40°C por 2,5 horas, após o que serão lavadas e analisadas individualmente quanto à viabilidade e vigor, sendo os resultados expressos como um percentual (FRANÇA NETO; KRZYZANOWSKI, 2019).
i) Condutividade elétrica: serão utilizadas 25 sementes por subunidade para cada repetição. As sementes serão pesadas e imersas em recipientes contendo 80mL de água deionizada e mantidas por 24 horas em BOD a temperatura de 25°C. Posteriormente, a condutividade elétrica da solução será lida por meio de um condutivímetro digital. Os resultados serão expressos em µSm-1g-1 de sementes, conforme metodologia adaptada de Krzyzanowski et al. (2020).
j) Propriedades dielétricas: suas propriedades dielétricas serão analisadas para identificar o número de sementes viáveis ​​no descarte. Será utilizado um sensor de capacitância desenvolvido por Araújo (2022). O sensor será preenchido e em seguida o excesso será retirado, resultando na medição da capacitância com o sensor cheio. Imediatamente depois, a medição será repetida com o sensor vazio. A relação entre as medições refletirá diretamente a influência da permissividade causada pelo material.

Indicadores, Metas e Resultados

O processamento de sementes é essencial para manter e melhorar a qualidade das sementes colhidas no campo. Os equipamentos devem ser dispostos e regulados de forma eficiente para minimizar o descarte de sementes viáveis ​​e otimizar o processo para atingir esse objetivo.
Nesse contexto, as informações deste estudo e de outros resultados de pesquisas serão fundamentais na identificação de ajustes específicos nas configurações para maximizar o desempenho do equipamento diante de variáveis ​​como cultivar, tamanho de sementes e vigor. Além dos benefícios diretos para a eficiência operacional, espera-se que essas otimizações resultem em menor desperdício de sementes viáveis ​​e, consequentemente, maior rentabilidade para a unidade de processamento.
Portanto, espera-se contribuir para a compreensão da influência dos diferentes parâmetros no funcionamento da espiral rotativa, permitindo uma análise mais precisa da interação entre os fatores descritos. Este estudo tem como objetivo melhorar o processo de processamento e fornecer insights sobre o avanço contínuo das práticas tecnológicas neste setor.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ANDRIGO FARIAS XAVIER
FRANCISCO AMARAL VILLELA1
GERI EDUARDO MENEGHELLO1
GIZELE INGRID GADOTTI2
GRACIELA BUCK
LAURA DE AVILA JAIME
LUCAS DE OLIVEIRA LIMA
MATEUS DA SILVEIRA PASA1
THALIA STRELOV DOS SANTOS
Thiago Antonio da Silva
WAGNER DE ALMEIDA LUCAS

Recursos Arrecadados

FonteValorAdministrador
Profile Industries IncR$ 102.952,64Fundação Delfim Mendes da Silveira

Plano de Aplicação de Despesas

DescriçãoValor
339033 - Passagens de Despesas de LocomoçãoR$ 12.884,04
339030 - Material de ConsumoR$ 2.340,00
339020 - Auxílio Financeiro a PesquisadorR$ 20.000,00
339018 - Auxílio Financeiro a EstudantesR$ 21.000,00
339014 - Diária Pessoa CivilR$ 19.200,00
339039 - Outros Serviços de Terceiro - Pessoa JurídicaR$ 27.528,60

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